氧化铝陶瓷及其金属化技术
氧化铝陶瓷及其金属化技术
相对难于金属化，与金属 结合好，瓷体密度、强度 高，气密性非常好，性能 集中
强度
备注
国内封40外接0M实平P均用a强,化但度和较高配分，散方大采于用的封40氧接0M平化P均铝a强,陶且度较配高均方，匀体大系于有两封30种接0:M平1.P均美a强,、但度苏拉中力，集大中于
配方我体国系放电；管2.通德用日配配方方体体系我；国3真.韩空国管、配磁方控体管系通
MoMn层结构 晶粒范围0.5-10um,平 晶粒范围0.5-5um,平 晶粒范围0.3-3um,平均
均晶粒3-5um,玻璃相、 均晶粒2-3um,玻璃相、 粒1-1.5um,玻璃相、气
气孔率占25%左右； 气孔率占20%左右
率占25%左右;MoMn层
MoMn层厚度20-
MoMn层厚度15-
厚度15-20um；完整、
精度要求较高，密 度要求较高的产品； 对产品精度、密度
度较好的中小型产 对于异形产品成型 等性能要求不高的
品
后还要进行坯体加 中小型产品。
工。
产品质量、 尺寸精度高、一致 密度高，产品质量 尺寸精度差、较分
性能
性好、良率高。产 决定于后加工水平 散、密度低，有微
成型分干品各压密方、度面高性等、能静强较压度佳、等热压铸三种成型方法，气对孔比。见合下格表率较低
与陶瓷结合好，断裂面 与陶瓷结合好，结合层致
为陶瓷金属层，气密性 密，断裂面为金属层，气
好、. 拉力较集中
密性非常好，性能集中
附件3：金属粉SEM分析
金属粉 纯度
SEM照片
Mo粉
99.5%, 晶 粒 大 小 3-10um ， 片 状为主
Mn粉
99.5%, 晶 粒 大 小1-2um，球形 为主。
等静压成型氧化铝陶瓷高温金属化技术研究
图3 钼粉的原始形貌（SEM） 表1 Al 2O 3晶粒同钼粉颗粒匹配对金属化陶瓷的抗拉强度的影响
D Al O :D mo
2 3
6:1
7:18:1Fra bibliotek9:110:1 11:1 12:1
抗拉强度MPa 184.62 216.37 249.48 230.78 226.53 190.52 170.31 从以上结果可知，随着Al 2O 3晶粒与钼粉粒径比的 逐步增大，陶瓷金属化层的抗拉强度也逐步提高； D Al O :D mo ＝8:1时抗拉强度值最高，但随着粒径比的继
(a)
图2金属化层厚度与陶瓷晶粒尺寸对比（SEM）
26
2009.05
细；陶瓷中Al 2O 3颗粒粗，则要求金属化层中的钼粉也 要粗些。图2为金属化层厚度与瓷件中Al 2O 3的晶粒度对 比，图3为钼粉的原始颗粒形貌。表1为Al 2O 3晶粒与钼 粉的粒径比对陶瓷金属化层抗拉强度的影响。
善，更接近钼与瓷的膨胀系数，从而降低界面应力， 改 善 产 品 性 能 。 从MnO-SiO 2- Al 2O 3和SiO 2- Al 2O 3相 图可知，二元相图中产生低共熔体的温度比三元相图 的要高。所以确定配方中添加复合活性剂，由多种碱 性氧化物和熔点低的物质按一定比例加工而成，有利 于降低金属化烧结温度，促进金属化层与陶瓷体能生 成一定的过渡层，使金属化层与陶瓷结合良好，提高 金属化陶瓷的性能。 图4为没有活性剂的金属化配方，其金属化层与陶 瓷体的界面清晰，互相反应渗透几乎没有，结合性也 不良，封接性能不好。 图5为添加单一活性剂的金属化配方，金属化层与
氧化铝陶瓷表面金属化工艺
氧化铝陶瓷表面金属化工艺
氧化铝陶瓷表面金属化是一种将金属材料镀覆在氧化铝陶瓷表
面的工艺。
该工艺通常应用于氧化铝陶瓷制品的表面处理，以提高其耐磨性、耐腐蚀性、导电性等性能。
金属化工艺可以选择多种金属材料，如铬、铜、银、金等，选择不同的金属材料可以改变氧化铝陶瓷的表面性质。
金属化工艺通常包括表面清洁、表面预处理、金属沉积和后处理等步骤。
表面清洁是准备金属化处理的重要步骤，可以使用溶液清洗、喷洒冲洗等方法。
表面预处理主要是为了提高金属沉积的附着力，通常采用化学处理或机械处理。
金属沉积可以采用电镀、化学镀、物理气相沉积等方法。
后处理通常包括清洗、干燥、烘烤等步骤，以确保金属化氧化铝陶瓷表面的质量和耐久性。
氧化铝陶瓷表面金属化工艺的应用非常广泛，如汽车、航空航天、电子、医疗等领域。
在汽车领域，金属化氧化铝陶瓷表面可以提高汽车发动机部件的耐磨性和耐腐蚀性。
在航空航天领域，金属化氧化铝陶瓷表面可以提高飞机零部件的耐高温性能。
在电子领域，金属化氧化铝陶瓷表面可以提高电子元器件的导电性能。
在医疗领域，金属化氧化铝陶瓷表面可以提高医疗器械的耐腐蚀性和生物相容性。
总之，氧化铝陶瓷表面金属化工艺是一种重要的表面处理技术，具有广泛的应用前景。
- 1 -。
氧化铝陶瓷介绍,氧化铝陶瓷制作工艺
氧化铝陶瓷介绍，氧化铝陶瓷制作工艺氧化铝陶瓷介绍氧化铝陶瓷是一种以氧化铝（AL2O3）为主体的材料，用于厚膜集成电路。
氧化铝陶瓷有较好的传导性、机械强度和耐高温性。
需要注意的是需用超声波进行洗涤。
氧化铝陶瓷是一种用途广泛的陶瓷。
因为其优越的性能，在现代社会的应用已经越来越广泛，满足于日用和特殊性能的需要。
氧化铝陶瓷制作工艺粉体制备将入厂的氧化铝粉按照不同的产品要求与不同成型工艺制备成粉体材料。
粉体粒度在1μm微米以下，若制造高纯氧化铝陶瓷制品除氧化铝纯度在99．99%外，还需超细粉碎且使其粒径分布均匀。
采用挤压成型或注射成型时，粉料中需引入粘结剂与可塑剂，一般为重量比在10－30%的热塑性塑胶或树脂?有机粘结剂应与氧化铝粉体在150－200温度下均匀混合，以利于成型操作。
采用热压工艺成型的粉体原料则不需加入粘结剂。
若采用半自动或全自动干压成型，对粉体有特别的工艺要求，需要采用喷雾造粒法对粉体进行处理、使其呈现圆球状，以利于提高粉体流动性便于成型中自动充填模壁。
此外，为减少粉料与模壁的摩擦，还需添加1～2%的润滑剂，如硬脂酸，及粘结剂PV A。
欲干压成型时需对粉体喷雾造粒，其中引入聚乙烯醇作为粘结剂。
近年来上海某研究所开发一种水溶性石蜡用作Al203喷雾造粒的粘结剂，在加热情况下有很好的流动性。
喷雾造粒后的粉体必须具备流动性好、密度松散，流动角摩擦温度小于30℃。
颗粒级配比理想等条件，以获得较大素坯密度。
成型方法氧化铝陶瓷制品成型方法有干压、注浆、挤压、冷等静压、注射、流延、热压与热等静压成型等多种方法。
近几年来国内外又开发出压滤成型、直接凝固注模成型、凝胶注成型、离心注浆成型与固体自由成型等成型技术方法。
不同的产品形状、尺寸、复杂造型与精度的产品需要不同的成型方法。
摘其常用成型介绍：1、干压成型：氧化铝陶瓷干压成型技术仅限于形状单纯且内壁厚度超过1mm，长度与直径之比不大于4∶1的物件。
成型方法有单轴向或双向。
氧化铝陶瓷与金属连接的研究现状
Abstract For the developm ent and app lication of alum ina ceram ics, welding of alum ina ceram ics to m etal is one of key technologies. In this article, the recent developments in joining of alum ina ceram ics to m etal are reviewed. The effects of dissim ilar joining techniques on shear strength are discussed.
度为 1 mPa,钎焊过程中不施加压力 。活性钎料与氧 化铝陶瓷之间反应产物的种类不随 Ti添加量的不同 而变化 , 反应产物均为 Ti3 A I和 Ti3 Cu3 O。在 (A g72 Cu28 ) 97 Ti3粉体中添加 A l2 O3陶瓷颗粒或 SiC 陶瓷颗 粒相形成的复合钎料进行 A l2 O3陶瓷与无氧铜的钎 焊 ,发现复合钎料能够润湿氧化铝陶瓷基体 ,由于 Ti 部分消耗于同陶瓷颗粒之间的化学反应而使钎料与 陶瓷基体的连接强度降低 。
8的氧化铝陶瓷进行了焊接并利用多晶陶瓷混合介电常数计算公式计算了l2o3陶瓷中玻璃相的介电损耗值结果表明其远高于al2o3相的证实了晶界损耗大微波能对它进行选择性加热晶界相在微波作用下的熔融流动产生粘连并且晶粒在焊缝处运动和重排致使焊缝处晶粒和晶界分布均匀和基体结构相似这是强度提高的主要原因
氧化铝陶瓷与金属连接的研究现状
图 3 反应层厚度与接头强度的关系曲线 Fig. 3 Relation between thickness of reaction layer
陶瓷金属化
1 陶瓷金属化
.
2 陶瓷金属化原理
陶瓷金属化
编辑
目录
陶瓷金属化产品的陶瓷材料为分为 96 白色氧化铝陶瓷和 93 黑色氧化铝陶瓷，成型方法为流延成型。类型主要 是金属化陶瓷基片，也可成为金属化陶瓷基板。金属化方法有厚膜法和共烧法。产品尺寸精密，翘曲小；金属和陶 瓷接合力强；金属和陶瓷接合处密实，散热性更好。可用于 LED 散热基板，陶瓷封装，电子电路基板等。
陶瓷金属化
编辑
陶瓷金属化是在陶瓷表面牢固地粘附一层金属薄膜，使之实现陶瓷和金属间的焊接，现有钼锰法、镀金法、镀 铜法、镀锡法、镀镍法、LAP 法（激光后金属镀）等多种陶瓷金属化工艺。 中文名
陶瓷金属化
含义
陶瓷表面牢固地粘附一层金属薄膜
方法
钼锰法、镀金法、镀铜法、镀锡法
陶瓷材料
96 白色氧化铝陶瓷等
.
. .
碳酸银或氧化银还原阶段（410~600℃）
. .
助溶剂转变为胶体阶段（520~600℃）
. .
金属银与制品表面牢固结合阶段（600℃以上）
.
陶瓷金属化步骤
1、煮洗
2、金属化涂敷
3、一次金属化（高温氢气气氛中烧结）
4、镀镍
5、焊接
6、检漏 7、检验
陶瓷的金属化与封接是在瓷件的工作部位的表面上，涂覆一层具有高导电率、结合牢固的金属薄膜作为电极。 用这种方法将陶瓷和金属焊接在一起时，其主要流程如下：
陶瓷表面做金属化烧渗→沉积金属薄膜→加热焊料使陶瓷与金属焊封
目前，国内外以采用银电极最为普遍。整个覆银过程主要包括以下几个阶段：
.
黏合剂挥发分解阶段（90~325℃）
陶瓷在金属化与封接之前，应按照一定的要求将一勺接好的瓷片进行相关处理，以达到周边无毛刺、无凸起， 瓷片光滑、洁净的要求。在金属化与封接之后，要求瓷片沿厚度的周边无银层点。
氧化铝陶瓷金属化
氧化铝陶瓷金属化
氧化铝陶瓷金属化是一种将金属材料与氧化铝陶瓷结合的技术，通常用于提高氧化铝陶瓷的导电、导热、耐磨等性能。
氧化铝陶瓷金属化的方法有很多种，其中比较常见的是采用真空镀膜、热喷涂、化学镀等技术。
这些方法的基本原理都是在氧化铝陶瓷表面形成一层金属薄膜，从而提高其导电、导热等性能。
真空镀膜是将金属蒸发成蒸汽，然后在氧化铝陶瓷表面沉积形成金属薄膜的方法。
这种方法可以形成均匀、致密的金属薄膜，但需要高真空环境和复杂的设备。
热喷涂是将金属粉末加热到熔融状态，然后通过高速气流将其喷涂在氧化铝陶瓷表面形成金属薄膜的方法。
这种方法可以形成较厚的金属薄膜，但金属粉末的粒度和分布会影响金属薄膜的质量。
化学镀是将金属离子通过化学反应在氧化铝陶瓷表面还原成金属的方法。
这种方法可以形成均匀、致密的金属薄膜，但需要控制好反应条件和镀液的组成。
氧化铝陶瓷金属化可以提高氧化铝陶瓷的性能，使其在电子、航空航天、化工等领域得到广泛应用。
氧化铝陶瓷金属化机理研究
维普资讯
４ ８
２ １ 金属 化层的烧成 机理 ．
全
２８ 月 二 ０ 年５ 第 期 ０
金 属 化 层 中含 有 金 属 Ｍｏ 金 属 氧 化 物 （ ａ 、 Ｃ Ｏ、
Ｍ Ｏ、 ｎ ２Ａ２３ＢＯ等 ） 非 金属 氧 化物 ｓ ２各 ｇ Ｍ ０ 、 ｌ 、ａ ０ 和 ｉ， ０ 种 物质 在金 属 化 过 程 中发 生 不 同 的 化学 反 应 和 物 质 扩散迁 移 。 在液 相产生 前 ， ｏ Ｍ ０ 与 ｎ０有 如下 的平 Ｍ 和 ｎ２ ２
， ，
验过程 中调整 Ｈ 、 ２ ２Ｈ ０和 Ｎ 的 比例 ， ２ 以达到 氧化 反 应发 生的条件 。从抗 拉强 度试样 断 口（ 图 ３ 部分 见 ， 瓷组织 已被 拉 出 ） 金 属 化 层 组 织 （ 图 ４ 判 断 ， 和 见 ） Ｍ 颗 粒与玻璃 相处 于完 全 润湿 状态 。在 本 工艺控 ｏ 制 的保 护气 氛 下 ， ｏ颗 粒 表 面 存 在 一层 极 薄 的氧 Ｍ 化膜 ， 是 本 工艺 金 属 化层 强 度高 、 密 性好 的主 这 致
衡 反应 ：
Ｍ ｏ＋ ２ Ｏ＋￣ Ｏ２＋２ Ｈ２ －Ｍｏ Ｈ２
Ｍｏ ２ ２ ４ Ｍ Ｏ ＋Ｈ Ｏ ＋Ｈ ０－ ｏ ３ ２ － ￣ Ｍｎ ２ Ｈ ¨ Ｍｎ ０ ＋ ２ Ｏ＋ Ｈ Ｏ ２
Ｓ０ 、ａ 、 ａ Ｍｇ Ｍｎ Ａ２ ３ ｉ２Ｂ Ｏ ＣＯ、 Ｏ、 Ｏ、 ｌ 等通 过 原 子 扩 ０
图 ４ 金 属化层金 相 照片（０ ２０×）
茸
图 ２ 陶瓷金 属化 复合层 示意 图
１ 实 验 过程
本研究的陶瓷金属化工艺流程［如图 １ １ ］ 所示。
２ 结果 和分 析
氧化铝陶瓷表面金属化过程实际上是几种材料 的 复合过程（ 参见图 ２ ， ％氧化铝 陶瓷是一种无机非金 ）９ ５
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为确保烧结产品不开裂、不起泡，应在200-600度区间设置排胶区（电炉要装置循环热风）。
工艺说明4：研磨与清洗
研磨的目的主要是使瓷体端面变得平整，便于后道印刷， 另外，使其表面均匀粗化使其更好地与金属相结合。
率高
低
性能
与Mo\Mn金属浆料匹配 性好，与金属结合好， 但瓷体密度、强度低， 气密性差、性能分散
适合于金属化，与金属 结合好，瓷体密度、强 度高，气密性好、但对 MoMn浆要求较高
相对难于金属化，与金属 结合好，瓷体密度、强度 高，气密性非常好，性能 集中
强度
封接平均强度高，大于 封接平均强度高，大于 封接平均强度中，大于
99.5%, 晶 粒 大 小 3-10um ， 片 状为主
Mn粉
99.5%, 晶 粒 大 小 1-2um ， 球 形 为主。
粉料+烧结助剂→研磨→造瓷检验→印刷MoMn浆料→干燥→保护气氛烧 结→活化→镀Ni→成品检验→包装
备注：
1.粉料应选用低钠0.05%以下，原晶2-3um，转化率大于 96%的氧化铝粉。Mo粉粒度应选用2-3um较均匀球形粉 （国内Mo粉达不到此要求）。
压力式造粒料特点：颗粒粗100-300um（50-150目）；颗粒苹果形， 分布范围较宽；流动性差70-75S，适合于压制大型产品。
离心式造粒料特点：颗粒细80-180um（80-200目）；颗粒球形， 分布范围窄；流动性好60-65S，适合于压制小型产品。
均混：为确保压制密度及收缩的一致性，造粒料需要分级和均 混，均混过程中加入一定量的脱膜剂，防止粘膜。
苏配方体系；2.德日配方体系；3.韩国配方体系
美国、苏联
日本、德国
韩国
陶瓷
93-95%Al2O3 钙铝硅三元系
92-96%Al2O3 钙镁铝硅四元系
93-95%Al2O3 镁铝硅三元系
晶相 晶粒范围2.5-45um, 晶粒范围5-25um,平 晶粒范围3-15um,平均
平均晶粒15um,气孔 均晶粒 12um,气孔率 晶粒8um,气孔率低
2.关键工序详细工艺说明如下。
工艺说明1：粉料及造粒
制浆：将氧化铝粉料和烧结助剂加成型添加剂进行研磨混合调 节有一定流动性液体
造粒：分压力式（高压喷嘴雾化）和离心式（高速旋转盘雾化）
压力式造粒料特点：颗粒粗100-300um（60-150目）；颗粒苹果形， 分布范围宽；流动性差70S，适合于压制大型产品。
2-3um，完整、连续、均 匀
与陶瓷表面匹配性好， 与陶瓷结合好，断裂面 与陶瓷结合好，结合层致
断裂面为陶瓷层；气密 为陶瓷金属层，气密性 密，断裂面为金属层，气
性差、拉力分散。
好、拉力较集中
密性非常好，性能集中
我国通用浆料配方
我国正在改进的浆料配
金附属粉件3纯：度 金属粉SSEEMM照分片析
Mo粉
题目：氧化铝陶瓷及其金属化技术 （MoMn法）
主讲人：谢文华 日期：2016年5月
01 氧化铝陶瓷配方组成、结构与性能
主
02 金属化浆料配方组成、结构与性能
讲
内
03 金属化陶瓷-放电管的生产工艺
容
04 产品的性能与质量检测方法
05 对金属化陶瓷产品质量的评价
一、氧化铝陶瓷组成、结构及性能
国内外实用化和配方采用的氧化铝陶配方体系有两种:1.美、
400MPa,但较分散
400MPa,且较均匀
300MPa,但拉力集中
备注
我国放电管通用配方体 我国真空管、磁控管通
系
用配方体系
附件1：(放电管)95%陶瓷金属化结合层剖面图
二、金属化浆料配方组成、结构与性能
金属化浆料均为MoMn AlSi体系，但为了与陶瓷相匹配，其组成与 金属粉体选择与陶瓷组成、结构相一致。
品
后还要进行坯体加 中小型产品。
工。
尺寸精度高、一致 性好、良率高。产 品密度高、强度等 各方面性能较佳
密度高，产品质量 决定于后加工水平
尺寸精度差、较分 散、密度低，有微 气孔。合格率较低
成本
压机模具投资大， 设备投资大，效率
但效率高，可一次 低，不适合规模化
性烧结
生产
设备、模具投资少， 但效率低，需要两 次烧结
烧结：氧化铝陶瓷烧结，由于烧结温度高1600度以上，中性或氧化气氛烧结，因此一般采 用电推板窑和气烧梭式窑以及气烧隧道窑。由于梭式窑截面较大，且为间歇式窑炉，烧结 温差比较大。对于生产规模较大的厂家建议使用电推板窑，以确保产品的一致性。
金属化陶瓷烧结比实际烧结温度高出30-50度，使刚玉晶粒长大至10-20um，学术上叫“过 烧”，再经表面处理均匀粗化后以与金属颗粒相匹配。
註：生产放电管应采用离心式造粒粉料，粒子小而均匀，流动性
工艺说明2：成型
成型分干压、等静压、热压铸三种成型方法，对比见下表
对比项目 干压成型
等静压成型
热压铸成型
其他
适应性
产品质量、 性能
适应形状相对简单，适应尺寸较大、密 适应形状相对复杂，
精度要求较高，密 度要求较高的产品； 对产品精度、密度
度较好的中小型产 对于异形产品成型 等性能要求不高的
晶粒范围0.5-5um,平均 晶粒2-3um,玻璃相、气 孔率占20%左右MoMn层 厚度15-30um；完整、 连续，较均匀
3-5um，完整、连续、 较均匀
MoMn AlSi体系 Mo占60-70%
晶粒范围0.3-3um,平均晶 粒1-1.5um,玻璃相、气孔 率占25%左右;MoMn层厚度 15-20um；完整、连续、 均匀
美国、苏联
日本、德国
韩国
金属化组成 MoMn层结构
Ni层 性能 备注
MoMn AlSi体系 Mo占50-65%
晶粒范围0.5-10um,平均 晶粒3-5um,玻璃相、气 孔率占25%左右；MoMn层 厚度20-45um;完整、连 续、不均匀
3-10um，完整、连续、 不均匀
MoMn AlSi体系 Mo占70-80%
备注
适合于生产放电管 适合于生产真空开 传统放电管生产工
关管
艺
工艺说明3：排蜡及白瓷烧结
排蜡：对于热压铸成型坯体由于加入了12-15%左右的有机物必须在烧结前进行预处理，否 则烧结产品会出现气泡、开裂和变形。对于干压和等静压坯体由于加入2%左右的有机物， 因此，不需要单独排胶处理只要在白瓷烧结炉前段增设一排胶区或升温时在200-600度延长 2-3小时即可。